Када помислите натитанијум, могли бисте помислити на његову широко распрострањену примену у ваздухопловству и медицинским имплантатима – на крају крајева, овај метал се може похвалити изузетно високим односом чврстоће-према-тежини, одличном отпорношћу на корозију и биокомпатибилношћу, што га чини правим „мајстором--свих-заната“ у свету метала. Међутим, већ дуже време, титанијум се суочава са „срећним проблемом“: апсолутна снага чистог титанијума је сувише ниска да би испунила високе-захтеве за чврстоћу; док га легирање са елементима као што су Ал и В побољшава његову снагу, такође деградира његову отпорност на корозију и биокомпатибилност, и представља изазове у рециклирању легирајућих елемената и потенцијалном исцрпљивању ресурса.
Недавно је студија објављена у *Материалс Ресеарцх Леттерс* понудила нову наду за решавање овог изазова. Истраживачки тим са Техничког универзитета у Данској и Лабораторије Сузхоу успешно је произвео хетерогену слојевиту плочу од чистог титанијума попут „сендвича- кроз иновативну комбинацију технологије адитива за производњу ласерског слоја праха (ЛПБФ) и традиционалне производње. Ова титанијумска плоча не само да је постигла границу течења од 439 МПа и затезну чврстоћу од 596 МПа, већ је поседовала и изузетно високо једнолично издужење од 27%, разбијајући традиционално схватање да титанијумски материјали не могу истовремено да поседују и високу чврстоћу и дуктилност.
Основна иновација: Како се постиже структура „сендвич“ коришћењем ЛПБФ технологије? Да би се разумео напредак у перформансама ове титанијумске плоче, прво се мора разумети њена „специјална структура“. Истраживачки тим је усвојио композитни приступ „традиционалног супстрата + адитивно произведеног слоја“, са специфичним корацима који су сведочанство „прецизног инжењеринга“:
1. „Пажљива селекција“ сировина: Подлога: Одабрана је традиционално произведена Гр2 плоча од чистог титанијума, дебљине 2 мм и унутрашње структуре равноосних зрна просечног пречника 22,4 μм – ова структура даје подлози добру дуктилност, али ниску чврстоћу. Прашак за штампање: Такође Гр2 чисти титанијум у праху, са величином честица контролисаном између 5 ~ 40 μм и просечном величином честица од 25,8 μм, припремљен атомизацијом гаса како би се осигурала уједначеност и течност праха.
2. Истраживачки тим који је користио ЛПБФ (Ласер Повдер Бед Фусион) технику „слагање слојева-по-слој“ није директно штампао комплетну плочу од титанијума. Уместо тога, користили су традиционални супстрат као „средњи слој“, штампајући 25 слојева титанијумског материјала са сваке стране подлоге користећи ЛПБФ технологију (сваки слој дебљине 40 μм, са укупном дебљином штампања од приближно 1 мм). Током процеса штампања, снага ласера је била подешена на 280 В, брзина скенирања на 1200 мм/с, а посебно је коришћена „попречна путања шаховнице“, са смером скенирања ротираним за 67 степени за сваки слој-прецизна контрола ових параметара поставила је основу за наредну микроструктуру градијента. Добијена титанијумска плоча подсећа на „метални сендвич“: мека традиционална титанијумска подлога у средини, са тврдим адитивно произведеним слојевима са обе стране, и без очигледних празнина између подлоге и штампаних слојева-јер током штампања првог слоја, површина супстрата се топи од „слабог интерфејса“ у потпуности, избегава се проблем „ласерског интерфејса“ традиционални слојевити материјали. Чудо перформанси: „микроскопски код“ иза равномерног издужења од 27%. Зашто ова "сендвич" структура може омогућити да титанијумска плоча поседује и високу чврстоћу и високу дуктилност? Одговор лежи у његовој микроструктури и механизму деформације.
У закључку, од дилеме да се „чврстоћа и дуктилност међусобно искључују“ до пробоја у постизању „27% једноликог издужења + 596 МПа затезне чврстоће“, ово истраживање, кроз генијалан дизајн „сендвич“ структуре и прецизност ЛПБФ технологије, отворило је нови прозор за развој материјала од титанијума. Можда ћемо у блиској будућности видети да се овај нови „меки и тврди“ материјал од титанијума користи у више-опреми.
Баоји Релиаб Метал Материалс Цо., Лтд
Мобилни: 0086 13092900605
Одељење продаје 1: ВхатсАпп +8613092900605 (г. Гери)
Одељење продаје 2: +8613092913521(госпођа Софија)
Адреса: Но.35 Баоти Рд, Веибин округ, Баоји, Кина
